Температура плавления олова при пайке микросхем

Какой флюс и припой лучший для пайки электроники

Для соединения металлов существуют много различных способов, это и сварка электрическим током, который плавит металл и резьбовые/клепочные соединения и конечно же пайка. В отличие от контактного соединения (разъёмы и колодки) пайка обеспечивает более долговечное и что самое важное электропроницаемое соединение, что способствовало ее применению в электронике.

Для любой пайки металлов нужно два элемента ПРИПОЙ и ФЛЮС. В редких случаях, когда пайка производится однородных и чистых от оксидный пленки металлов применяют исключительно припой, но в большинстве случаев добавляют еще и флюс, который выступает дезинфектором поверхности перед нанесением припоя

ПРИПОЙ

Припой может быть флюсованый и офлюсованый , где отличие одного от другого расположение флюса, как правило для высокотемпературной пайки МАПП газом припои офлюсованые т.е. снаружи идет флюс, а припой внутри. Для низкотемпературной пайки припой идет со флюсом внутри и называется флюсованым.

Температура плавления олова 231 °C, а температура плавления свинца 327,5°C но если их смешать то температура плавления будет ниже

ПОС-15 — 280 °C. (15% олова, 85% свинца)
ПОС-25 — 260 °C.
ПОС-33 — 247 °C.
ПОС-40 — 238 °C
ПОС-61 — 183 °C
ПОС-90 — 220 °C (90% олова, 10% свинца)

Как мы поняли оптимальное содержание свинца и олова 39 на 61, хотя многие иностранные припои купленные на аллиэкспресс и других сайтах имеют соотношение 63 на 37.

Оценка припоя на качество

Основных оценок припоя две, это текучесть, т.е. насколько хорошо припой растекается по поверхности контакта и структура поверхности после пайки (матовая или блестящая). Считается что чем легче растекается припой и чем блестящей его поверхность после пайки, тем лучше его качество. Так же встречаются припои которые после пайки на своей поверхности оставляют бугры и неровности, что считается недопустимым, так же как и трещины после остывания

Что лучше ПОС 40 или ПОС 61

Если изогнуть эти два припоя то ПОС 40 будет гнуться без хруста, в то время как пос 60 грустить при изгибании, это и говорит о недостатки одного и преимуществах другого, ведь именно гибкость и пластичность очень часто нужна в радиомонтаже, так же встречается и вибрационные нагрузки, которые естественно лучше выдерживает ПОС 40, но при его применение поднимается температура, а следовательно возрастает риск перегрева радиокомпонентов или дорожек

Сплав розе

Олово 25 Свинец 25 Висмут 50
Температура плавления 95%

В отличие от справа ВУДА обладающего теми же параметрами менее тактичный, так как не содержит кадмий

Для пайки не применяется, так как материал более хрупкий по сравнению с ПОС 61 припоем, но лудить можно в воде, где поднимают температуру кипения добавлением глицерина (кипение 290 градусов), чтобы не было испарение воды и металлы не попадали вместе с паром в легкие человека

Так же при лужении в раствор воды и глицерина можно добавлять лимонную кислоту, что увеличивает качество, так как раствор становится флюсом. Процентное соотношение 1 грамм лимонной кислоты на 100 грамм раствора

Безсвинцовые припои

В последнее время все больше и больше трубиться тема экологии, если ты не сделал экономичную шубу или электрокар ты плохой и не нужно покупать товар у тебя больше. Не важно, что для производства электрокара урон экологии идет такой же если не больше, но на начальном этапе производства батарей и их утилизации в дальнейшем. Да сам процесс безопасен для экологии по сравнению с бензиновыми двигателями, но это лишь иллюзия если считать со стадии производства до стадии утилизации.

Экологичный вопрос терзает и производителей электроники, которые стали убирать из состава своих припоев свинец, на мой субъективный взгляд это приводит к более сложному ремонту и одноразовости техники.

Какой диаметр припоя купить?

Основным правилом в выборе диаметра припоя считается объем пайки, если Вы используете припой для пайки силовых установок с толстыми проводниками, то Вам необходим припой с диаметром 1.5 мм или даже 3 мм, а иногда и все 10 мм. Если же Вы паяете исключительно «тонкую» электронику, микроконтроллеры и симисторы в малых корпусах, то Вам достаточно диаметра в 1 мм. Некоторые предпочитают не увлекаться с количеством припоя, так как его излишек, так же не считается нормой и используют диаметры в 0.5 мм

Читайте также:  Олово висмут покрытие под пайку

ФЛЮСЫ

Второй элемент любой качественной пайки является флюс, который может быть в двух состояниях жидкий и твердый. Под твердыми флюсами мы понимаем классическую канифоль, а под жидкими ЛТИ или раствор глицерина

Отмывочный и безотмывочный

Профессиональные мастера по ремонту электроники очень чистоплотны, ведь после их работы не должно остаться ни единого следа, тем более на плате не должно оставаться следов флюса. В зависимости от агрессивности флюса он может хорошо работать в процессе пайки, но и так же хорошо разрушать проводник после пайки и через 2-3 года после ремонта техника может вернуться обратно в ремонт, изрядно подмочив репутацию мастера. Поэтому большинство мастер предпочитают всегда отмывать плату от флюса.

Канифоль

Канифоль применяется для пайки/лужения меди и ее сплавов, а так же стали и цинка, но она не применятся для пайки алюминия и алюминиевых сплавов, для их необходим свой флюс по алюминию

Сама по себе канифоль является диэлектриком, но по мимо этого она очень хорошо впитывает влагу из атмосферы, поэтому возникает коррозия соединения и места пайки, а так же усиливает вероятность токов утечки, которые приводят к сбоям в работе

Глицерин

Глицерин это органическое вещество относящееся к спиртам, но в отличие от своих младших братьев метанола (один атом углерода) и этиленглюколя (два атома углерода) не токсичен и имеет сладковатый вкус. По мимо применения в пайки радиокомпонентов глицерин применяется и в популярный на текущий момент у молодежи, электронных сигаретах, а в прошлом глицерин применялся для производства динамита

По мимо глицерина часто применяют такие вещества как вазелин или паяльный жир, но по сравнению с флюсом ТАГС на основе глицерина они уступают в спектре применения, ведь ТАГС подходит для пайки как меди, так и стали, никеля и сплавов меди (латунь и бронза)

ЛТИ-120

По своей сути флюс ЛТИ состоит из канифоли, растворенной в спирту и добавлены активаторы, которые позволяют паять комфортно не только медь, но и латунь с бронзой. В отличие от глицерина флюс ЛТИ хуже справляется со сталью, но окислительный процесс у него ниже чем у глицерина, хотя так же как и глицерин требует тщательной отмывки изопропиловым спиртом

Удачи в ремонте!

Флюс для паяльника

В ремонте электроники необходимо иметь не только паяльное оборудование в виде паяльника или паяльной станции, но так же необходимы припои и всевозможные флюсы, как отмывочные, так и безотмывочные. При этом припои тоже деляться по содержанию свинца и олова в своем сплаве и в зависимости от этих пропо.

Источник

Особенности припоя для пайки

Время на чтение:

Со школьной скамьи всем известно, что олово с химическим символом «Sn», используют для пайки микросхем и других радиодеталей. Основное требование для этого сплава — невысокая температура плавления. Это вызвано тем, что во время процесса должен плавиться припой, а не соединяемая деталь. Чистое олово с Т плавления 232 °C вполне подходит для этих целей, но на практике чистое олово для пайки, фактически не применяется, из-за высокой стоимости, чаще используют сплавы со свинцом и другими металлами.

Характеристики

Олово незаменимо при производстве электронных устройств. Благодаря своим свойствам оно используется для сварки компонентов в радиотехники. Сплав под названием Eutectica, состоит из свинца (Pb), серебра (Ag), меди (Cu) и никеля (Ni). Благодаря этим присадкам олово плавится при разных температурах в зависимости от процентного содержания, каждого из них.

Олово для пайки

Олово мягкое и податливое, но очень устойчиво к коррозии и не образует ржавчину, имеет очень хорошую электропроводность и относительно низкую температуру плавления. Все эти характеристики делают его незаменимым для создания электронных устройств.

Процесс пайки протекает в мягкой сварке, которая состоит из объединения двух базовых элементов посредством вклада в основу третьего элемента с более низкой температурой плавления. Например, припаивая медную прокладку монтажной платы к ножке конденсатора, используют расплавленное олова, которое плавится при гораздо более низкой температуре, чем базовые элементы. В процессе нагрева, жидкое олово благодаря своим капиллярным свойствам притягивается к базовым компонентам, а затем охлаждается в режиме мягкой пайки.

Читайте также:  Хлорид олова получение формула

Сплав Eutectica

Виды припоев и флюсов

В нашей стране большое распространение получила марка припоя ПОС — сплав олова Pb и свинца Sn. В зависимости от вида в него может быть добавлены кадмий, никель, медь, и другие металлы. В основном ПОС изготавливает в форме прутков, проволоки, шариков и пасты. Химсостав его строго регламентирован ГОСТ 21930-76. В России широко применяют такие виды припоя: ПОС18, ПОС30, ПОС50, ПОС90, которые относятся к мягким сплавам с Т плавления до 300 градусов.

Марки ПОС

ПОС-18

Припой регламентируется государственными стандартами, кроме Pb (0.8 %) и Sn (17-19 %), он имеет примеси многих металлов. Контролирующие органы строго следят за тем, чтобы производитель ограничивал присутствие ядовитого мышьяка в составе, уменьшающего текучесть жидкого сплава и повышающего хрупкость в условиях знакопеременных нагрузок.

Состав примесей ПОС-18 в процентах:

  1. Плотность— 10.3гр/см2.
  2. Показатель удельного сопротивления— 0. 200 мкОм•см.
  3. Показатель твердости поБриннелю— 11 НВ.
  4. Теплопроводность— 0.37ккал/см*С*град.
  5. Т при которой припой будет расплавляться солидус/ ликвидус— 183/285 С.
  • Широкая область сплава в жидком состоянии;
  • пониженное содержание примесей, вызывающей хрупкость;
  • коррозионная стойкость места пайки, что важно для деталей, находящихся во влажных средах.

  • Особый припой, серийно не производится.
  • Наличие вредных присадок в составе — Pb.

ПОС-18

ПОС-18 относится к универсальным сплавам и является заменителем бессурьмянистых сплавов, его используют:

  • Для производства радиоаппаратуры;
  • пайке печатных плат малой мощности;
  • кузовной ремонт машин в виде лужения;
  • соединения узлов из медно-цинковых сплавов;
  • ремонт оборудования в системах отопления: котлы, радиаторы и другие нагревательные элементы.

Цена припоя ПОС-18 по состоянию на 01.09.2019 года от 710 руб/кг.

ПОС-30

Припой стандартизируется ГОСТами 21930.76 / 21931.76 и относится к мягким сплавам с Т плавления — 256.0 С. По свойствам он похож на марки с ПОС-40 и 50 и состоит из Pb и Sn в процентном соотношении 30:70, а также других элементов не более 1 %. Он отличается от чистого олова темным цветом и повышенной твердостью сплава.

Припой ПОС-30

Состав примесей в процентах:

  • Sb — 0.1;
  • Cu — 0.05;
  • Bi0 — 0.2;
  • S, As, Fe — по 0.02;
  • Al, Zn — по 0.002.
  1. Плотность — 9.72 гр/см2.
  2. Показатель удельного сопротивления — 0. 185 мкОм•см.
  3. Показатель твердости по Бриннелю — 12 НВ.
  4. Теплопроводность — 0.37 ккал/см*С*град.
  5. Т плавления солидус/ликвидус — 183/256 С.
  • Высокая текучесть;
  • низкая Т плавления;
  • низкое сопротивление позволяет работать с мелкими деталями;
  • высокая ударная вязкость равная чистому олову;
  • высокая область применения, с возможностью замены дорогих материалов, например, для пайки цинка или пластин из латуни;
  • возможность использования для ремонта бытовой техники.

Недостаток ПОС-30 — наличие вредных присадок в составе — Pb.

Цена ПОС-30 по состоянию на 01.09.2019 года от 766 руб/кг.

ПОС-50

Его выпускают по требованиям ГОСТ 21931.76, он отличается практическим равным соотношением свинца и олова.

Припой ПОС −50

Состав примесей ПОС-50 в процентах:

  • Sb — 0.8;
  • Cu — 0.1;
  • Bi — 0.05;
  • As — 0.05;
  • S, Fe — по 0.02;
  • Ni, Al, Zn — по 0.002.
  1. Плотность — 8.87 гр/см2.
  2. Показатель удельного сопротивления — 0. 158 мкОм•см.
  3. Показатель твердости по Бриннелю — 14 НВ.
  4. Теплопроводность — 0.48 ккал/см*С*град.
  5. Т плавления солидус/ ликвидус — 183/209 С.
  • Хорошая текучесть;
  • хорошая тепло- и электропроводность;
  • возможность применения во влажных средах;
  • хорошая пластичность шва позволяет применять к изделиям с повышенными требованиями к герметичности, например, в измерительных приборах и маломощных схемах ПК.
  • Неэффективный при пайке толстых изделий из-за нестабильности прогрева;
    наличие вредных присадок в составе — Pb;
  • ускоренная кристаллизация расплава, не дает возможность использовать сплав в технологии ручной пайки.

Цена припоя ПОС-50 по состоянию на 01.09.2019 года от 1102.00 руб/кг.

ПОС-90

Припой отличается низкой теплопроводностью и высоким показателем твердости, что объясняется высоким содержанием олова 90, материал серебреного цвета, что дает эстетическую привлекательность полученным соединениям.

Припой ПОС — 90

Состав примесей ПОС-90 в процентах:

  • Sb — 0.1;
  • Cu — 0.05;
  • Bi — 0.2;
  • As — 0.01;
  • S, Fe — по 0.02;
  • Ni, Al, Zn — по 0.002.
  1. Плотность — 7.6 гр/см2.
  2. Показатель удельного сопротивления — 0. 120 мкОм•см.
  3. Показатель твердости по Бриннелю — 15.4 НВ.
  4. Теплопроводность — 0.13 ккал/см*С*град.
  5. Т плавления солидус/ ликвидус — 183/220 С.
  • Широкая область применения от бытового, медицинского до промышленного сектора;
  • хорошая текучесть;
  • высокий уровень смачиваемости в жидком состоянии;
  • низкая Т температура плавленияя;
  • хорошая электропроводность;
  • хорошая герметичность, возможность использования в водной и газовой среде;
    хорошая пластичность шва позволяет применять к изделиям с повышенными
  • требованиями к герметичности, например, в измерительных приборах и маломощных схемах ПК.
Читайте также:  Какая нужна кислота для пайки нержавейки оловом

Недостатки ПОС-90 — наличие вредных присадок в составе (свинца).

Цена припоя ПОС-90 по состоянию на 01.09.2019 года от 1778.00 руб/кг.

Какая температура плавления

Олово, которое используют в электронике, обычно относится к типу эвтектики, это означает, что это сплав с более низкой температурой плавления для каждого из составляющих его элементов. Так, если имеется 60% оловянный сплав (Т плавления — 232 C) и свинцовый 40% (Т плавления — 327 C), то общая температура плавления сплава будет примерно 183 C .

Плавление олова

Наиболее распространенный припой, используемый в станах ЕС для электронных работ — 63/37 SnPb. Он представляет собой эвтектический сплав с температурой плавления — 183 C. Сплав 60Sn имеет рабочий диапазон 183-238. Существует более низкотемпературный сплав Sn43Pb43Bi14, имеющий температуры плавления 144-163.

Состав припоя

Свинец, содержащий в сплаве, постепенно вытесняется в соответствии с новыми директивами ЕС (RoHS и WEEE) и заменяется припоями, состоящими из сплавов олова и сурьмы. Уже сегодня в ЕС многие магазины его не продают. У нас пока все по-другому, вероятно, пройдет много лет, прежде чем свинцовый припой в нашей стране будет заменен навсегда.

Важно! Бессвинцовый сплав имеет более высокую температуру плавления, чем свинцовый и использует более агрессивные флюсы. Это означает, что паяльник должен быть изготовлен для бессвинцовой пайки, чтобы обеспечить правильную температуру около 230 C. Бессвинцовый припой, как правило, примерно на 20-50% дороже, чем свинцовый.

Как правильно выбрать

Выбор припоя зависит от вида работ и назначения готового изделия, а также от того в каких условиях продукт будет эксплуатироваться.
Критерии, на которые нужно обратить внимание перед тем, как выбрать припой для пайки:

  1. Тип паяльника.
  2. Размер провода. Диаметры варьируются от сантиметров или миллиметров, размер проволоки зависит от выполняемой работы.
  3. Флюс очищает область пайки, облегчая протекание припоя и, следовательно, идеальное паяное соединение. Флюс изменяет поверхностное натяжение, так как увеличивает адгезионные свойства в паяном соединении.
  4. Перед покупкой, нужно знать при какой температуре плавится олово для пайки.
    Состав. Дискуссия о том, какой припой использовать на печатных платах свинцовый или бессвинцовый, все еще продолжается. Несмотря на дебаты, вызванные проблемами окружающей среды и здоровья, многие электротехники используют свинцовый.

Обратите внимание! Срок годности и отраслевые рекомендации требуют его использования в течение трех лет с даты изготовления. Срок годности указан на изделии, с ним можно ознакомиться в магазине при покупке. Если использовать просроченную пасту на поверхности припоя может произойти окисление, что сделает соединение неэффективным.

Использование

Специалисты дают полезные советы, которые очень помогают начинающим радиолюбителям, чтобы правильно паять:

  1. Выбирают припой с минимальным содержанием свинца.
  2. Необходимо следить за чистотой жала паяльника, оно должно не иметь грязные наплавления.
  3. Для очистки используют напильник или наждачную бумагу. Жало после очистки залуживают канифолью.
  4. Не рекомендуется долго удерживать прибор в точке припоя, поскольку соединяемые детали способны получить высокотемпературное повреждение. Для снижения губительного воздействия Т на деталь, ее придерживают пинцетом, который выполнит роль теплоотвода.
  5. Изделие, перед пайкой очищают, а контакты соприкосновения дополнительно залуживают, чтобы обеспечить отличное сцепление.

Технология пайки

Дополнительная информация. При пайке нужно выполнять меры безопасности. Всегда работать в защитных очках, чтобы защитить глаза от летящих капель горячего жидкого припоя. Кончик паяльника по конструкции очень горячий, превышающий 370 C. Нельзя допускать контакта наконечника с кожей, одеждой или другими предметами. При работе нужно использовать специальный держатель для паяльника.

Подводя итоги, можно сказать, что олово для пайки по-прежнему широко используется в отечественной электронной отрасли и быту. Товар широко представлен на российском и зарубежных рынках, в виде свинцового и бессвинцового припоев. В целях защиты окружающей и требований международных организаций потребление первого типа будет неуклонно сокращаться.

Источник